JJG(交通) 170-2020 水运工程 姿态测量仪.pdf

水运工程姿态测量仪检定规程Verification Regulation of Water TransportEngineeringAttitude Measuring InstrumentJJG(交通) 1702020归 口 单 位:全国水运专用计量器具计量技术委员会主要起草单位:山东科技大学交通运输部天津水运工程科学研究所参加起草单位:国家水运工程检测设备计量站广州中海达卫星导航技术股份有限公司上海华测导航技术股份有限公司本规程委托全国水运专用计量器具计量技术委员会负责解释JJG(交通) 1702020本规程主要起草人:阳凡林(山东科技大学)石 波(山东科技大学)曹玉芬(交通运输部天津水运工程科学研究所)柳义成(国家水运工程检测设备计量站) 参加起草人:王 宇(广州中海达卫星导航技术股份有限公司)刘猛奎(山东科技大学)何志宏(广州中海达卫星导航技术股份有限公司)厉宽宽(山东科技大学)姜军毅(广州中海达卫星导航技术股份有限公司)卢秀山(山东科技大学)吴 彬(上海华测导航技术股份有限公司)窦春晖(国家水运工程检测设备计量站)陈允约(交通运输部天津水运工程科学研究所)孙月文(山东科技大学)王贤昆(山东科技大学)JJG(交通) 1702020目录引言1 范围12 概述13 计量性能要求14 通用技术要求15 计量器具控制2附录 A 姿态测量仪检定记录表格式5附录 B 姿态测量仪检定证书内页格式7附录 C 姿态测量仪检定结果通知书内页格式9JJG(交通) 1702020引言本规程依据 JJF 10022010 国家计量检定规程编写规则 编写。JJG(交通) 1702020水运工程姿态测量仪检定规程1 范围本规程适用于水运工程姿态测量仪的首次检定、后续检定和使用中检查。2 概述姿态测量仪主要用于海洋测量中受涌浪、海流及风向等多种因素的影响时,船体姿态实时改正和动态补偿。姿态测量仪主要由惯性测量单元(加速度计、陀螺仪)、数据处理单元、接插件和连接电缆组成。 姿态测量仪结构示意图见图 1。图 1 姿态测量仪结构示意图1 惯性测量单元; 3 接插件;2 数据处理单元;4 连接电缆姿态测量仪是一种通过先进波浪动力学算法融合加速度计和陀螺仪为船体(运载体)提供高精度的姿态信息的仪器。3 计量性能要求姿态测量仪的示值误差要求见表 1。表 1 姿态测量仪示值误差姿态参数横摇纵摇航向升沉m最大允许误差0. 10. 10. 20. 14 通用技术要求4. 1 外观姿态测量仪外观光洁平整、无损坏迹象,通电后能正常工作。4. 2 铭牌姿态测量仪应有清晰的铭牌,标有产品名称、型号、生产厂家、出厂编号及出厂日1JJG(交通) 1702020期等。5 计量器具控制5. 1 检定条件5. 1. 1 检定环境条件环境条件要求如下:a)室温:5 25 。b)相对湿度:应不大于 80%。c)检定过程中姿态测量仪不应受到强磁场和强电场的干扰。5. 1. 2 检定设备检定设备及要求如下:a)三轴转台,要求如下:1)包括横摇轴、纵摇轴和水平转轴,转台平面含轴线对齐标志与卡具;2)角位置最大允许误差 4;3)角速率 0. 001 / s 200 / s。b)升沉检测平台:可固定姿态测量仪,定位最大允许误差 5 mm。c)全球卫星导航系统(以下简称 GNSS)接收机:支持全球卫星系统信号接收,授时准确度 20 ns RMS。5. 2 检定项目检定项目见表 2,检定记录表格式见附录 A。表 2 检定项目一览表检 定 项 目首 次 检 定后 续 检 定使用中检查外观+铭牌+横摇示值误差+纵摇示值误差+航向示值误差+升沉示值误差+ 注:凡需检定的项目用“ + ”表示,不需检定的项目用“ - ”表示。5. 3 检定方法5. 3. 1 外观采用目测和手检的方法检查外观。5. 3. 2 铭牌采用目测的方法检查铭牌。5. 3. 3 示值误差5. 3. 3. 1 横摇示值误差横摇示值误差检定步骤如下:2JJG(交通) 1702020a)安装姿态测量仪到三轴转台平面上,使姿态测量仪横摇轴、纵摇轴和水平转轴分别与三轴转台的对应轴线标志对齐,使用卡具固定姿态测量仪,启动三轴转台与姿态测量仪,预热 30 min。b)连接 GNSS 接收机,使姿态测量仪与三轴转台的系统时间同步为 GNSS 时间。c)设定三轴转台纵摇轴和水平转轴静止,设置横摇轴运动周期为 5 s、运动角度范围为 -15 15,同步采集三轴转台和姿态测量仪的姿态数据。d)待稳定 1 min 后,记录三轴转台在整周期内每秒时刻的角度值与对应的 GNSS 时间t1、t2、t3、t4、t5,作为横摇标准值。e)提取姿态测量仪在 GNSS 时间 t1、t2、t3、t4、t5各个时刻的横摇示值。f)按式(1)计算横摇示值误差。i= ri- Ri(1)式中:i 姿态测量仪第 i 时刻横摇示值误差,;ri 姿态测量仪第 i 时刻横摇示值,;Ri 三轴转台第 i 时刻横摇标准值,。g)取示值误差的绝对值最大值作为横摇示值误差的检定结果。5. 3. 3. 2 纵摇示值误差纵摇示值误差检定步骤如下:a)按 5. 3. 3. 1a)、b)的步骤安装姿态测量仪,并使姿态测量仪和三轴转台同步为GNSS 时间。b)设定三轴转台横摇轴和水平转轴静止,设置纵摇轴运动周期为 5 s、运动角度范围为 -15 15,同步采集三轴转台和姿态测量仪的姿态数据。c)待稳定 1 min 后,记录三轴转台在整周期内每秒时刻的角度值与对应的 GNSS 时间t1、t2、t3、t4、t5,作为纵摇标准值。d)提取姿态测量仪在 GNSS 时间 t1、t2、t3、t4、t5各个时刻的纵摇示值。e)按式(2)计算纵摇示值误差。i= pi- Pi(2)式中:i 姿态测量仪第 i 时刻纵摇示值误差,;pi 姿态测量仪第 i 时刻纵摇示值,;Pi 三轴转台第 i 时刻纵摇标准值,。f)取示值误差的绝对值最大值作为纵摇示值误差的检定结果。5. 3. 3. 3 航向示值误差航向示值误差检定步骤如下:a)按 5. 3. 3. 1a)、b)的步骤安装姿态测量仪,并使姿态测量仪和三轴转台同步为GNSS 时间。b)设定三轴转台横摇轴和纵摇轴静止,设置水平转轴运动周期为 20 s、运动角度范围为 0 360,同步采集三轴转台和姿态测量仪的姿态数据。c)待稳定 1 min 后,记录三轴转台在整周期内每间隔 4 s 的角度值与对应的 GNSS 时3JJG(交通) 1702020间 t1、t2、t3、t4、t5,作为航向标准值。d)提取姿态测量仪在 GNSS 时间 t1、t2、t3、t4、t5各个时刻的航向示值。e)按式(3)计算航向示值误差。i= di- Di(3)式中:i 姿态测量仪第 i 时刻航向示值误差,;di 姿态测量仪第 i 时刻航向示值,;Di 三轴转台第 i 时刻航向标准值,。f)取示值误差的绝对值最大值作为航向示值误差的检定结果。5. 3. 3. 4 升沉示值误差升沉示值误差检定步骤如下:a)安装姿态测量仪到升沉检测平台上,启动升沉检测平台与姿态测量仪并预热30 min。b)连接 GNSS 接收机,使姿态测量仪与升沉检测平台时间同步为 GNSS 时间。c)设置升沉检测平台运动周期为 10 s,升沉范围为0 m 1 m,同步采集升沉检测平台和姿态测量仪的升沉数据。d)待稳定 1 min 后,记录升沉检测平台在整周期内每秒时刻的位置与对应的 GNSS 时间 t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10,作为升沉标准值。e)提取姿态测量仪在 GNSS 时间 t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、t8、t9、t10各个时刻的升沉示值。f)按式(4)计算升沉示值误差。i= hi- Hi(4)式中:i 姿态测量仪第 i 时刻升沉示值误差,m;hi 姿态测量仪第 i 时刻升沉示值,m;Hi 升沉检测平台第 i 时刻升沉标准值,m。g)取示值误差的绝对值最大值作为升沉示值误差的检定结果。5. 4 检定结果的处理经检定合格的姿态测量仪,发给检定证书,检定证书内页格式见附录 B;检定不合格的姿态测量仪,发给检定结果通知书,并注明不合格项目,检定结果通知书内页格式见附录 C。5. 5 检定周期姿态测量仪检定周期一般不超过 1 年。4JJG(交通) 1702020附录 A姿态测量仪检定记录表格式证书编号:器具名称规格型号出厂编号制造单位送检单位检定地点环境条件温度: 湿度: 外观检查铭牌检查横摇示值误差同步时刻三轴转台标准值姿态测量仪示值示值误差t1( )t2( )t3( )t4( )t5( )纵摇示值误差同步时刻三轴转台标准值姿态测量仪示值示值误差t1( )t2( )t3( )t4( )t5( )航向示值误差同步时刻三轴转台标准值姿态测量仪示值示值误差t1( )t2( )t3( )t4( )t5( )第 1 页 共 2 页5JJG(交通) 1702020升沉示值误差同步时刻升沉检测平台标准值m姿态测量仪示值m示值误差mt1( )t2( )t3( )t4( )t5( )t6( )t7( )t8( )t9( )t10( ) 检定员: 核验员: 试验日期:第 2 页 共 2 页6JJG(交通) 1702020附录 B姿态测量仪检定证书内页格式检定证书第 2 页证书编号 - 检定机构授权说明检定环境条件及地点:温 度地 点相对湿度%其 他检定使用的计量(基)标准装置名 称测量范围不确定度/ 准确度等级/ 最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至检定使用的标准器名 称测量范围不确定度/ 准确度等级/ 最大允许误差检定/ 校准证书编号有效期至第 2 页 共 3 页7JJG(交通) 1702020检定证书第 3 页证书编号 - 检 定 结 果序 号被检项目检定结果结 论1外观2铭牌3横摇示值误差4纵摇示值误差5航向示值误差6升沉示值误差 注:1 本报告检定结果仅对该计量器具有效;2 本证书未加盖“ ”无效;3 下次检定时请携带(出示)此证书。未经授权,不得部分复印本证书。以下空白第 3 页 共 3 页8JJG(交通) 1702020附录 C姿态测量仪检定结果通知书内页格式检定结果通知书第 2 页证书编号 - 检定机构授权说明检定环境条件及地点:温 度地 点相对湿度%其 他检定使用的计量(基)标准装置名 称测量范围不确定度/ 准确度等级/ 最大允许误差计量(基)标准证书编号有效期至检定使用的标准器名 称测量范围不确定度/ 准确度等级/ 最大允许误差检定/ 校准证书编号有效期至第 2 页 共 3 页9JJG(交通) 1702020检定结果通知书第 3 页证书编号 - 检 定 结 果序 号被检项目检定结果合格判断1外观2铭牌3横摇示值误差4纵摇示值误差5航向示值误差6升沉示值误差 注:1 本报告检定结果仅对该计量器具有效;2 本证书未加盖“ ”无效;3 下次检定时请携带(出示)此证书。未经授权,不得部分复印本证书。附加说明说明检定结果不合格项以下空白第 3 页 共 3 页01JJG(交通) 1702020